Thông tin tài liệu
Bưå vi xûã l Bưå vi xûã l (microprocessor-MP) lâ mưåt mẩch xûã l dûä liïåu theo chûúng trònh do ngûúâi d ng thiïët lêåp, àûúåc tẩo thânh búãi mưåt mẩch tđch húåp rêët phûác tẩp (bao gưìm hâng triïåu tran sistor). Trong cấc mấy tđnh cấ nhên, àún võ xûã l trung têm (CPU) lâ do bưå vi xûã l cung cêëp. Hún bêët k ëu tưë nâo, hiïåu sët ca mưåt hïå mấy tđnh ch ëu àûúåc quët àõnh búãi c ấc tđnh nùng, chng loẩi, vâ nhận hiïåu ca bưå vi xûã l mâ mấy tđnh àố sûã dng. Cấc ëu tưë tấc àưång àïën hiïåu sët ca mưåt bưå vi xûã l (VXL) c thïí bao gưìm: àưå rưång bu s dûä liïåu trong vâ ngoâi, àưå rưång bus àõa chó, tưëc àưå xung nhõp vâ cêëu trc ca nố (CISC h ay RISC). Mưỵi hổ VXL (Intel x86 hóåc Motorola 680x0) àûúåc thiïët kïë àïí hiïíu mưåt têåp lïånh riïng, v â cấc chûúng trònh phẫi àûúåc soẩn thẫo mưåt cấch cố ch àïí chẩy vúái mưåt hổ VXL c th ïí. Chûúng trònh nhû vêåy àûúåc gổi lâ tûúng húåp nhõ ngun vúái cấc bưå VXL àố vâ khưng t hïí chẩy vúái bưå VXL do hậng khấc chïë tẩo, trûâ trûúâng húåp thưng qua sûå mư phỗng phêìn m ïìm vâ chõu thiïåt vïì hiïåu sët. Hậng thưëng trõ trïn thõ trûúâng VXL hiïån nay lâ Intel, cung cêëp bưå VXL cho khoẫng 80% mấy tđnh loẩi tûúng thđch vúái IBM PC. Tuy nhiïn Intel àang phẫi àưëi mùåt vúái sûå cẩnh tran h khưng khoan nhûúång ca cấc hậng AMD, Cyrix, vâ NexGen. Hổ àang sẫn xët loẩi VX L tûúng húåp nhõ ngun vúái cấc chûúng trònh àûúåc viïët cho Pentium ca Intel. Trûúác khi ài vâo tûâng loẩi VXL c thïí, chng ta cng ưn lẩi mưåt sưë khấi niïåm cú bẫn thu ưåc lơnh vûåc VXL. Bưå vi xûã l gưìm nhûäng bưå phêån chđnh nâo? Trấi tim ca hïå thưëng PC lâ àún võ xûã l trung têm (central processing unit - CPU). Nhiïìu ngûúâi cố thối quen gổi hưåp mấy chđnh lâ CPU vò àố lâ bưå phêån mẩch àiïín hònh nùçm tron g hưåp, nhûng thûåc ra nố lâ mẩch lûu giûä, xûã l vâ àiïìu khiïín bao gưìm àún võ sưë hổc-logic (ALU), àún võ àiïìu khiïín, vâ bưå nhúá sú cêëp dẩng ROM hóåc RAM (bưå nhúá sệ àûúåc trònh bây trong mưåt mc riïng sau nây). Chó cố ALU vâ àún võ àiïìu khiïín lâ àûúåc chûáa trổn v ển trong chip VXL, côn bưå nhúá thò àûúåc lùỉp úã mưåt núi nâo àố trïn bo mể. *Àún võ sưë hổc - logic (arithmetic logic unit - ALU) cố nhiïåm v thûåc hiïån cấc lïånh ca à ún võ àiïìu khiïín vâ xûã l cấc dûä liïåu. Nhû tïn gổi, mưåt sưë mẩch ca nố cố thïí tiïën hânh c ấc phếp tđnh sưë hổc àún giẫn (nhû cưång vâ trûâ chùèng hẩn), hóåc cấc phếp tđnh logic àưëi vúá i dûä liïåu, nhû so sấnh hai àẩi lûúång àïí biïët cấi nâo lúán hún. Àïí thûåc hiïån nhiïåm v nây, A LU phẫi cố cấc cưíng logic cng nhû cấc mẩch nhùçm thûåc hiïån cấc phếp tđnh úã tưëc àưå cao. Cố thïí trònh bây úã àêy àún võ dêëu chêëm àưång (floating point unit - FPU). FPU nùçm trong bưå VXL vâ àûúåc dânh riïng àïí quẫn l vâ thûåc hiïån cấc phếp tđnh sưë hổc dêëu phêíy àưång. Trong loẩi phếp tđnh nây, võ trđ ca dêëu thêåp phên (M dng dêëu chêëm) khưng cưë àõnh mâ àûúåc "thẫ nưíi" àïí cố thïí dõch vïì bïn phẫi hóåc bïn trấi khi cêìn thiïët nhùçm bẫo àẫm àng sai sưë cho phếp. Trong mấy tđnh, ngûúâi ta phẫi dng phûúng phấp dêëu chêëm àưång vò mổi sưë àïìu phẫi lûu giûä trong cấc phêìn tûã nhúá cố àưå dâi cưë àõnh; khưng cố khẫ nùng "thẫ nưíi" hóåc àiïìu chónh dêëu thêåp phên, mấy cố thïí sệ tẩo nïn cấc sai sưë lâm trôn nghiïm trổng kh i thûåc hiïån cấc tđnh toấn vúái sưë rêët lúán hóåc rêët bế. Sûã dng FPU sệ tùng tưëc àưå xûã l àưëi v úái cấc thao tấc cêìn tđnh toấn nhiïìu, àưìng thúâi cho àưå chđnh xấc cao hún. * Bưå phêån chđnh thûá hai trong chip VXL lâ àún võ àiïìu khiïín (control unit). Àún võ nây c ố nhiïåm v thưng dõch cấc lïånh ca chûúng trònh vâ àiïìu khiïín hoẩt àưång xûã l. Àûúåc àiïì u tiïët búãi cấc xung nhõp thúâi gian chđnh xấc ca àưìng hưì hïå thưëng, àún võ àiïìu khiïín tiïën hânh lêëy cấc lïånh chûúng trònh vâ dûä liïåu tûâ bưå nhúá ra, lûu giûä vâo cấc thanh ghi rưìi ra lïå nh cho ALU xûã l chng. Àïí "gip viïåc" cho hai àún võ chđnh àố côn cố hâng loẩt cấc bưå phêån khấc: * Mẩch xung nhõp hïå thưëng (system clock) dng àïí àưìng bưå cấc thao tấc xûã l trong vâ n goâi MP bùçng cấch phất ra cấc xung nhõp thúâi gian theo cấc khoẫng cấch cưë àõnh. Khoẫn g thúâi gian nùçm giûäa hai nhõp àưìng hưì hïå thưëng àûúåc gổi lâ chu k xung nhõp (clock cycl e), thûúâng àûúåc ào bùçng àún võ phêìn triïåu hóåc phêìn t giêy. Côn giấ trõ tưëc àưå mâ theo à ố xung nhõp hïå thưëng tẩo ra cấc xung tđn hiïåu chín thúâi gian, thò gổi lâ tưëc àưå xung nhõp (hay tưëc àưå àưìng hưì - clock speed) vâ àûúåc tđnh bùçng àún võ triïåu chu k mưỵi giêy (MHz) . Tưëc àưå xung nhõp lâ mưåt ëu tưë xấc àõnh khẫ nùng xûã l nhanh hay chêåm ca mấy tđnh n hûng khưng phẫi lâ ëu tưë duy nhêët. Tưëc àưå xûã l côn ph thåc vâo cấch thûác xûã l thưn g tin trong cêëu trc MP. Vđ d, mấy tđnh 80486 DX chẩy úã 33MHz sệ nhanh hún gêìn gêëp hai lêìn mấy 80386 DX cng chẩy úã tưëc àưå xung nhõp àố. Mấy tđnh 80486 DX4 chẩy úã 10 0 MHz cố tưëc àưå xêëp xó mấy Pentium chẩy úã 60 MHz. Àưìng hưì hïå thưëng lâ chđnh xấc àưëi vúái cấc thao tấc mấy tđnh, nhûng àưëi vúái thúâi gian bònh thûúâng ca chng ta thò khưng àẩt u cêìu. Àưìng hưì thúâi gian thûåc duy trò trong mấy tđn h thûúâng sai lïånh so vúái àưìng hưì àeo tay hay treo tûúâng ca bẩn vâi pht mưỵi tìn lâ khư ng cố gò lẩ. Vâi ba ngây mưåt lêìn, bẩn nïn lêëy lẩi giúâ cho àưìng hưì mấy tđnh theo chđnh àưìn g hưì àeo tay ca bẩn, chûá khưng phẫi àưìng hưì nâo khấc. * Thanh ghi (register) lâ phêìn tûã nhúá tẩm thúâi trong bưå VXL, àûúåc dng àïí lûu giûä dûä liïå u vâ àõa chó nhúá trong khi mấy tđnh àang thûåc hiïån cấc tấc v àưëi vúái chng. Mưỵi kiïíu V XL cố sưë lûúång vâ àưå dâi cấc thanh ghi khấc nhau. Thanh ghi câng dâi thò lûúång thưng tin mâ mấy tđnh cố thïí xûã l trong mưåt thao tấc câng nhiïìu. Ngûúâi ta cng thûúâng phên loẩi vâ àấnh giấ cấc bưå VXL theo àưå dâi thanh ghi. Bưå vi xûã l 8 bit (8 bit microprocessor) cố cấc thanh ghi rưång 8 bit nïn chó cố thïí xûã l mưỵi lêìn 1 byte dûä liïåu. Vđ d vïì loẩi mấy lâ Zilog Z.80 dng trong cấc mấy tđnh thúâi xûa (nhûäng nùm cëi 1970) chẩy hïå àiïìu hânh C P/M. Bưå vi xûã l 16 bit (16 bit microprocessor) àiïín hònh lâ Intel 8088 cố thanh ghi dâi 1 6 bit vâ bus dûä liïåu ngoâi cng 16 bit. Trấi lẩi Intel 8088 dng trong mấy tđnh IBM PC àêì u tiïn (1981) lâ loẩi cố thiïët kïë "thỗa hiïåp", thanh ghi 16 bit nhûng bus dûä liïåu ngoâi chó r ưång 8 bit, nhùçm têån dng nhûäng thiïët bõ ngoẩi vi rễ tiïìn loẩi 8 bit àang côn àêìy trïn thõ trû úâng hưìi àố. Bưå vi xûã l 32 bit (32 bit microprocessor) nhû 80486 DX chùèng hẩn, cố thanh ghi 32 bit nhûng bus dûä liïåu ngoâi chó 16 bit. "Thỗa hiïåp" thò rễ tiïìn vò dng àûúåc vúái cấc ngoẩi vi cố sùén hẩ giấ, nhûng thiïåt thôi vò hiïåu sët thêëp. Múái nhêët lâ bưå vi xûã l 64 bit (6 4 bit microprocessor) cố cấc thanh ghi vâ bus dûä liïåu trong rưång 64 bit, cố thïí xûã l 8 byt e dûä liïåu àưìng thúâi. Mưåt vđ d àiïín hònh lâ Intel Pentium. Nối chung loẩi VXL 64 bit hiïån nay àïìu lâm viïåc vúái bus dûä liïåu ngoâi 32 bit, nhûng khưng phẫi lâ "thỗa hiïåp" thûåc sûå vò viïåc sûã dng ngoẩi vi 64 bit hiïån nay sệ àêíy giấ mấy tđnh lïn àïën mûác khưng thïí chêëp nh êån àûúåc, vâ khưng phẫi mổi thiïët bõ ngoẩi vi àïìu cố loẩi 64 bit. * Cache sú cêëp hay cache nưåi (primary cache, internal cache) lâ mưåt bưå nhúá tẩm, cố tưëc à ưå cûåc nhanh, nùçm trong bưå VXL, vâ dng àïí cêët giûä cấc dûä liïåu múái truy cêåp àûúåc hóåc c ấc lïånh thûúâng xun dng, àïí chng sùén sâng cố mùåt hún àưëi vúái bưå VXL. Vò àûúåc nưëi t rûåc tiïëp vúái mẩch xûã l nïn cấc lïånh vâ dûä liïåu úã àêy cố thïí truy cêåp rêët nhanh. Pentium c a Intel cố cache nưåi 16 KB trong khi Nx586 ca NexGen cố cache nưåi àïën 32 KB. Xu h ûúáng ca cấc bưå VXL múái hiïån nay lâ tùng cache nưåi lïn àïën 128 K hay 256K. * Bus dûä liïåu trong (internal data bus) lâ kïnh dêỵn àiïån tûã gưìm tûâ 16 àïën 64 dêy dêỵn song song, cố nhiïåm v thûåc hiïån viïåc liïn lẩc nưåi bưå giûäa cấc bưå phêån bïn trong bưå vi xûã l. Nối chung bus câng rưång thò tưëc àưå hoẩt àưång câng nhanh, cng nhû xa lưå câng nhiïìu lùçn àûúâng sệ cho àûúåc câng nhiïìu xe chẩy cng lc. Ngûúâi ta phên biïåt vúái bus dûä liïåu ngoâi (external data bus) àïí liïn lẩc giûäa bưå VXL vâ cấc bưå phêån khấc ca mấy tđnh kïí cẫ bưå nh úá RAM. Nhû trïn àậ nối, cấc thiïët kïë VXL "thỗa hiïåp" cố bus dûä liïåu trong rưång hún àïí b ẫo àẫm tưëc àưå xûã l cao, nhûng bus dûä liïåu ngoâi thò hểp hún àïí bẫo àẫm tđnh kinh tïë. Bu s àõa chó (address bus) lâ tuën cấc mẩch àiïån song song bïn trong bưå VXL dng àïí thûåc hiïån viïåc àõnh danh cấc võ trđ nhúá (lêåp àõa chó - addressing). Àưå rưång ca bus àõa chó sệ qu ët àõnh dung lûúång cûåc àẩi mâ bưå VXL cố thïí sûã dng. Trong bưå nhúá mấy tđnh, mưỵi võ tr đ nhúá phẫi cố mưåt àõa chó riïng. Khưng cố àõa chó, bưå VXL sệ khưng biïët lêëy cấc lïånh vâ d ûä liïåu úã àêu, cng nhû khưng biïët àûa cấc kïët quẫ xûã l vâo àêu. Trïn bus àõa chó, cấc bit ca àõa chó nhúá di chuín song song, mưỵi bit trïn mưåt àûúâng dêy. Vò àõa chó nhúá lâ sưë nhõ phên nïn cố thïí tđnh dïỵ dâng dung lûúång bưå nhúá theo àưå rưång bus àõa chó. Vđ d bus àõa c hó 20 bit sệ lêåp àõa chó àûúåc cho 220 võ trđ nhúá, chđnh xấc lâ 1.048.576 byte, hay gổi lâ 1 MB. Àố chđnh lâ bưå nhúá cûåc àẩi mâ Intel 8088 cố thïí truy cêåp trûåc tiïëp. Mën phất triïín bưå nhúá lúán hún 1MB thò hóåc tùng àưå rưång bus àõa chó (32 bit) hóåc chuín bưå VXL sang chïë àưå bẫo vïå (protected mode) bùçng cấc phêìn mïìm àùåc biïåt. Cấc bưå VXL tûâ 80286 trúã l ïn, trong chïë àưå bẫo vïå, cố thïí hoẩt àưång vúái bưå nhúá RAM dung lûúång tûâ 16 MB àïën hân g chc GB. * Mẩch quẫn l àiïån (power management). Àêy lâ mưåt tđnh nùng àûúåc câi sùén bïn trong mưåt sưë loẩi vi xûã l, dng àïí tûå àưång cùỉt búát àiïån cho cấc thiïët bõ ngoẩi vi hóåc toân hïå th ưëng sau mưåt thúâi gian khưng dng mấy (bẩn ài ëng câ phï chùèng hẩn) vâ àûa mấy vâo c hïë àưå chẩy khưng (sleep mode). Trong chïë àưå nây, mûác tiïu hao àiïån cố thïí giẫm àïën 60 % àưìng thúâi khưng bõ mêët dûä liïåu. Bưå VXL sệ "nhúá" chđnh xấc tònh trẩng ca hïå mấy, ba o gưìm cẫ mổi thưng bấo àang trïn àûúâng ài àïën cấc ngoẩi vi, tẩi thúâi àiïím trûúác khi chuy ïín sang chïë àưå chẩy khưng. Khi cêìn tiïëp tc cưng viïåc, bẩn chó viïåc gộ vâo mưåt phđm bêët k, hïå thưëng sệ àûúåc phc hưìi hoân toân nhû c. Cấc bưå VXL ca Intel cố tđnh nùng nây àïìu àûúåc k hiïåu "SL" (vđ d i486SL) vâ àûúåc dng phưí biïën trong cấc mấy tđnh loẩi xấc h tay. Nhûäng vêën àïì liïn quan àïën cưng nghïå chïë tẩo VXL * Cưng nghïå 0,5 micron (0,5- micron technology) lâ mưåt cưng nghïå chïë tẩo vi mẩch cho phếp nhûäng nhâ sẫn xët cố thïí tẩo ra cấc bưå VXL vúái nhûäng phêìn tûã tđch cûåc nhỗ nhêët c ố kđch thûúác chó bùçng nûãa phêìn triïåu mết. Cưng nghïå nây àậ cho phếp chïë tẩo àûúåc cấc c hip ngây câng bế hún, tiïu th đt àiïån hún, vâ đt phất nhiïåt hún. Hún nûäa, chip cng cố hiïå u sët cao hún vò cấc tđn hiïåu di chuín trong nưåi bưå chip vúái khoẫng àûúâng ngùỉn hún. Hi ïån nay, ngûúâi ta àậ bùỉt àêìu ấp dng cưng nghïå 0,25 micron. * Cưng nghïå CMOS (complimentary metal-oxide semiconductor) lâ cưng nghïå chïë tẩo li nh kiïån bấn dêỵn cho phếp tẩo ra hai loẩi transistor chđnh trïn cng mưåt chip silic. Nhúâ àố àậ ra àúâi loẩi mẩch tđch húåp hoẩt àưång úã tưëc àưå cao hún nhiïìu so vúái cưng nghïå MOS, àưì ng thúâi cng tiïu th đt àiïån nùng hún, vâ chẩy đt bõ nống hún. Nhûäng cẫi tiïën nhanh chốn g trong cưng nghïå CMOS àậ cho phếp rt gổn kđch thûúác ca cấc linh kiïån trïn chip chó c ôn 0,4 micron. Vò cấc bưå VXL hiïån nay àïìu rêët phûác tẩp (P6 ca Intel cố àïën 5,5 triïåu tra nsistor) nïn viïåc ûáng dng cưng nghïå CMOS lâ khưng thïí thiïëu trong quấ trònh sẫn xët VXL. * Àiïån ấp hoẩt àưång (operating voltage) lâ àiïån ấp cêìn thiïët àïí mưåt bưå VXL cố thïí hoẩt à ưång bònh thûúâng. Khi ûáng dng transistor trong VXL, ngûúâi ta quët àõnh cho chẩy úã 5V, lâ mûác àiïån ấp à cao àïí b lẩi nhûäng st ấp trong cấc mẩch sưë, àưìng thúâi cng à thêëp àïí trấnh gêy tẩp êm. Cấc bưå VXL cố mêåt àưå linh kiïån cao, nhû Pentium chùèng hẩn, khi c hẩy úã 5V sệ tùng nhiïåt àưå lïn àïën 160oF vâ tưën àiïån tûúng àûúng mưåt bống àiïån nhỗ, nïn phẫi dng phiïën tỗa nhiïåt (heat sink) lúán vâ cố quẩt mất riïng. Giẫm àiïån ấp cưng tấc sệ giẫm cưng sët àiïån tiïu th gêëp bònh phûúng lêìn; àiïìu nây rêët quan trổng, nhêët lâ àưëi vúái cấc mấy tđnh xấch tay (notebook, laptop). Cng vúái cưng nghïå CMOS àậ ra àúâi loẩi vi x ûã l 3,3 V chó àôi hỗi dông tiïu th bùçng 60% so vúái chip 5V. Chip VXL PowerPC 604c ca IBM vâ Motorola sẫn xët vúái cưng nghïå 0,25 micron chó dng 2,5V * Cấc loẩi vỗ vi mẩch: Nhûäng kiïíu VXL c (8086, 8088) àûúåc àống trong loẩi vỗ hai hân g chên (dual in line package - DIP). Àố lâ loẩi vỗ bùçng plastic cố cấc chên hûúáng xëng d ûúái theo hai hâng song song úã hai bïn. Nhûäng kiïíu VXL múái (80386, 80486) cố vỗ bổc v úái cấc chên ra tẩo thânh mẫng sùỉp xïëp trïn cẫ bưën phiấ (pin grid array - PGA). Hai loẩi b ưë trđ chên VXL nây rêët khố khùn khi cùỉm vâo àïë cùỉm trïn board mể. Hiïån nay nhiïìu kiïíu VXL àûúåc chïë tẩo vúái loẩi vỗ khưng-phẫi-êën-vâo-àïë (zero-insertion force-ZIP). Àïí cùỉm l oẩi nây àûúåc thiïët kïë àïí cố thïí múã ra bùçng mưåt cấi chưët giûä; ngûúâi sûã dng àùåt vi mẩch vâ o, vâ khi chưët àûúåc àống lẩi thò cấc chên tiïëp xc àûúåc giûä chùỉc trong àïë. Xûã l bùçng ưëng dêỵn vâ cêëu trc superscalar * Xûã l bùçng ưëng dêỵn (pipelining) lâ phûúng phấp lâm tùng hiïåu sët ca bưå VXL bùçng c ấch "àêíy" nhiïìu lïånh qua ưëng dêỵn (pipeline) àïí xûã l cng mưåt lc. Bẩn hậy hònh dung ưën g dêỵn ca bưå VXL cng giưëng nhû mưåt dêy chuìn lùỉp rấp ư tư. Trïn dổc dêy chuìn àố cố nhiïìu cưng nhên thûåc hiïån nhûäng cưng viïåc khấc nhau vâ khưng trng lùåp, mưỵi khi chi ïëc xe àûúåc àûa qua trûúác mùåt hổ. Kïët quẫ lâ cûá mưỵi pht cố mưåt chiïëc xe múái ra khỗi chu ìn, mùåc d phẫi mêët nhiïìu giúâ cho viïåc lùỉp rấp tûâng chiïëc xe riïng biïåt. Tûúng tûå nhû vêå y; quấ trònh xûã l trïn ưëng dêỵn àûúåc chia thânh 5 cưng àoẩn: nhêåp dûä liïåu tûâ bưå nhúá, giẫi mậ dûä liïåu, thûåc hiïån cấc lïånh, vâ ghi kïët quẫ lẩi vâo bưå nhúá. Nïëu cûá xûã l tìn tûå hïët lïån h nây àïën lïånh khấc nhû c thò mấy tđnh phẫi mêët 5 chu k xung nhõp cho mưỵi lïånh. Vúái phûúng phấp ưëng dêỵn, khi lïånh àêìu tiïn chuín sang bûúác hai thò mưåt lïånh múái àûúåc àûa vâo bûúác mưåt, rưìi cûá tiïëp tc mậi nhû thïë. Nhúâ àố, cố àïën nùm lïånh àûúåc xûã l àưìng thúâi, vâ mấy tđnh àûúåc xem nhû xûã l mưỵi lïånh trong mưåt xung nhõp, giưëng nhû mưỵi pht sẫn xët àûúåc mưåt chiïëc ư tư múái vêåy. Hậng Intel àậ ûáng dng phûúng phấp xûã l bùçng ưëng d êỵn trong cấc bưå VXL 486 vâ Pentium ca hổ. * Cêëu trc superscalar (superscalar architecture) lâ mưåt phûúng phấp "húåp l hốa tưí chûác" trong bưå VXL àïí nêng cao hiïåu sët bùçng cấch dng hai hay nhiïìu ưëng dêỵn. Àún võ àiïìu khiïín ca bưå VXL phên mưåt bâi toấn ra lâm àưi àïí àûúåc xûã l àưìng húâi trong hai ưëng dêỵn ; bưå xûã l cố khẫ nùng nây gổi lâ bưå vi xûã l lïånh àưi (dual-issue microprocessor). Thåt ngûä superscalar cố mën nhêën mẩnh nhûäng lúåi đch do cưng nghïå nây mang lẩi vûúåt cao hún nhiïìu nhûäng lúåi đch do thu nhỗ kđch thûúác (scaling down) ca chip VXL. * Bưå VXL loẩi superscalar, nhû Pentium chùèng hẩn, phẫi cố khẫ nùng quët àõnh mưåt lïån h c thïí cố thïí phên biïåt vúái lïånh kïë tiïëp hay khưng, àïí cố thïí xûã l chng àưåc lêåp vúái nh au. Mưåt mẩch àùåc biïåt sệ tiïën hânh kiïím tra tđnh ph thåc dûä liïåu (data dependency) àố, xem chng cố u cêìu phẫi liïn kïët trong quấ trònh xûã l hay khưng. Nïëu khưng ph thå c, hai lïånh sệ àûúåc gûãi àïën hai ưëng dêỵn theo àng thûá tûå. Àố lâ phûúng phấp thûåc hiïån the o suy àoấn (speculative execution) àïí tưëi ûu hốa quấ trònh xûã l. * Mưåt vêën àïì àûúåc àùåt ra trong kiïíu cêëu trc superscalar lâ cấc lïånh cố àiïìu kiïån àûúåc diïỵ n àẩt dûúái dẩng IF/THEN phưí biïën trong cấc ngưn ngûä lêåp trònh - sệ giûä chùåt ưëng dêỵn cho riïng mònh cho àïën khi àiïìu kiïån àûúåc thỗa mận vâ bưå xûã l quët àõnh cho thoất theo m ưåt hûúáng. Thúâi gian chúâ àúåi quët àõnh nây sệ àûúåc giẫi quët bùçng biïån phấp dûå àoấn rệ nhấnh (branch prediction). Cố mưåt mẩch àùåc biïåt trong bưå VXL tiïën hânh kiïím tra cấc lïå nh cố àiïìu kiïån, dûå àoấn trûúác quấ trònh sệ theo àiïìu kiïån nâo, vâ hûúáng dậy lïånh kïë tiïëp theo dûå àoấn àố. Trong bưå VXL Pentium dûå àoấn rệ nhấnh àng àïën 90%, vâ chó riïng bi ïån phấp nây àïí lâm tùng hiïåu sët ca nố lïn 25% so vúái bưå VXL i486 àúâi trûúác. * Àïí xûã l àưìng thúâi nhiïìu lïånh trong cêëu trc superscalar, thò sûå hẩn chïë sưë lûúång thanh ghi khưng quấ 8 (nhû kiïíu thiïët kïë ca x86) lâ khưng thïí chêëp nhêån. Cấc kïët quẫ nghiïn c ûáu vïì cêëu trc VXL àậ khùèng àõnh sưë lûúång thanh ghi tưëi ûu phẫi lâ 32. Giẫ sûã cố hai lïånh khưng thåc loẩi ph thåc dûä liïåu nïn mẩch kiïím tra àùåc biïåt (àậ nối trïn) khưng phất h iïån àûúåc, nhûng cng khưng thïí xûã l àưìng thúâi; àố lâ loẩi lïånh ph thåc giẫ (false depe ndency). Trong cấc kiïíu thiïët kïë x86, nhû Pentium chùèng hẩn, cấc lïånh phẫi tranh chêëp n hau mưåt khưng gian thanh ghi hẩn chïë nïn xẫy ra nhiïìu trûúâng húåp false dependency vâ n ùng sët truìn (throughput) bõ giẫm. * Àïí tùng sưë lûúång thanh ghi, ngûúâi ta dng phûúng phấp àùåt tïn lẩi thanh ghi (register re naming). Gùåp trûúâng húåp mưåt lïånh mën sûã dng thanh ghi àang bêån, bưå xûã l sệ àùåt tïn lẩi cho mưåt thanh ghi côn rưíi nâo àố, rưìi gấn cho lïånh àang u cêìu. Nhû vêåy sưë lûúång th anh ghi thûåc thò vêỵn bõ hẩn chïë nhûng sưë lûúång cấc thanh ghi logic thò tùng lïn rêët nhiïìu. Pentium ca Intel khưng dng phûúng phấp àùåt tïn lẩi thanh ghi nhû cấc bưå xûã l àưëi th ca nố (AMD K5, CyrixM1, NexGen Nx586). Vêën àïì CISC vâ RISC CISC lâ viïët tùỉt ca Complex Instruction Set Computer, cố nghơa lâ mấy tđnh têåp lïånh àêìy à. Àêy lâ tïn gổi ca loẩi VXL àûúåc thiïët kïë theo triïët l cûá àûa à cấc mẩch chûác nùng àùåc biïåt vâo, ngay cẫ trûúâng húåp chng khưng àûúåc dng thûúâng xun. Côn RISC lâ gò? Àố lâ Reduced In struction Set Computer, nghơa lâ mấy tđnh têåp lïånh rt gổn. Àêy lâ ngun l thiïët kïë àún võ xûã l trung têm (CPU) nhêën mẩnh vïì sûå àún giẫn, tưëc àưå cao, vâ hiïåu quẫ tưët. Kiïíu thiïë t kïë RISC àẩt àûúåc cấc mc tiïu nây nhúâ giẫm sưë lûúång lïånh mâ bưå VXL cố thïí tiïën hânh , cng nhû nhúâ viïåc sûã dng ưëng dêỵn vâ cêëu trc superscalar. Giẫm sưë lûúång lïånh sệ trt g ấnh nùång ca nhûäng quấ trònh xûã l phûác tẩp cho phêìn mïìm, nhûng lẩi àẩt àûúåc kïët quẫ l úán vïì hiïåu sët vâ tưëc àưå ca toân hïå thưëng: thiïët kïë RISC thûåc hiïån àûúåc đt nhêët lâ mưåt lïå nh trong mưỵi chu k àưìng hưì. Cấc bưå xûã l CISC mêët phêìn lúán thúâi gian cho viïåc thûåc hi ïån chó mưåt sưë lûúång nhỗ lïånh trong toân bưå têåp lïånh àêìy à. Cho nïn, thay vò phẫi cưë gùỉn g xêy dûång cấc mẩch àïí thûåc hiïån àïën 300 lïånh, thò cấc nhâ thiïët kïë RISC chó têåp trung v âo cấc lïånh mâ CPU hay dng àïën. Nïëu cấc mẩch thûåc hiïån lïånh rt gổn nây cố thïí chïë t ẩo àïí hoẩt àưång úã tưëc àưå cao nhêët, thò bưå xûã l sệ câng chẩy nhanh hún, nhêët lâ vúái nhûäng thao tấc phẫi lùåp lẩi nhiïìu lêìn. Hún nûäa bưå VXL RISC thûúâng nhỗ gổn, nïn tđn hiïåu di ch uín ngùỉn vâ cố tưëc àưå hoẩt àưång câng nhanh. RISC àún thìn chó lâ quy àõnh vïì àùåc tđn h ca bưå VXL vâ cng khưng phẫi lâ quy àõnh quan trổng nhêët. Thûåc ra, khưng cố mưåt qu y tùỉc chùåt chệ nâo phên biïåt giûäa cấc bưå VXL CICS vâ RISC. Bưå VXL Power PC (àûúåc x em lâ loẩi RISC) cố thïí hiïíu àïën 220 lïånh, nhiïìu hún 70 lïånh so vúái têåp lïånh ca Intel 48 6 (lâ loẩi CISC). Cố nhiïìu ngûúâi nïu lïn cấch phên biïåt: chip RISC cố khẫ nùng xûã l mưỵ i lïånh trong mưåt chu k xung nhõp, côn CISC thò phẫi mêët nhiïìu chu k cho mưåt lïånh. Ng ay cẫ àiïìu nây, cẫ hai loẩi cng tûúng àûúng nhau, thêåm chđ cưng nghïå CISC múái (Pentiu m chùèng hẩn) côn vûúåt trưåi hún cht đt. So vúái cấc loẩi VXL CISC hiïåu sët cao múái nhêët , thò nhûäng gò cố thïí àùåc trûng cho kiïíu thiïët kïë RISC lâ viïåc sûã dng àïën 32 thanh ghi vâ khưng dng vi mậ (microcode - loẩi mậ câi sùén trong bưå VXL àïí àiïìu khiïín trûåc tiïëp hoẩ t àưång ca cấc mẩch bïn trong; lïånh chûúng trònh tấc àưång vâo bưå VXL phẫi thưng qua m ậ nây). Àïí duy trò tđnh tûúng thđch vúái nhûäng phêìn mïìm viïët cho x86 àậ cố, Pentium phẫi hẩn chïë trong 8 thanh ghi dêëu chêëm àưång dng cho cấc phếp tđnh sưë hổc. Ngûúåc lẩi Pow er PC 601 khai thấc àïën 32 thanh ghi chung vâ 32 thanh ghi dêëu chêëm àưång. Sûã dng nhi ïìu thanh ghi sệ xûã l dûä liïåu nhanh hún vò khưng cêìn phẫi lêëy dûä liïåu tûâ bưå nhúá (mêët nhiïì u thúâi gian), vâ ưëng dêỵn xûã l cấc lïånh hiïåu quẫ hún vò cố thïí cêët giûä tẩm cấc dûä liïåu trun g gian. Loẩi bỗ vi mậ lâ ëu tưë quët àõnh àïí nêng cao hiïåu sët ca bưå VXL RISC. Loẩi bỗ quấ trònh giẫi mậ àưëi vúái vi mậ, cấc lïånh chûúng trònh khúãi àêìu ngay cấc hoẩt àưång vêåt l ca mònh. Nhúâ búát phûác tẩp nïn chi phđ chïë tẩo VXL cng hẩ hún. Pentium (chip CIS C) giấ àïën hún 900 USD (nùm 1995) trong khi Power PC 601 (chip RISC) cố hiïåu nùng t ûúng àûúng hóåc tưët hún mâ giấ chó bùçng mưåt nûãa. Cố nhiïìu hậng sẫn xët VXL RISC nh ûng rêët đt hậng chõu cẫi tiïën chip CISC vâ phẫi àêìu tû vưën lúán àïí nêng cao hiïåu nùng ca cấc chip CISC hiïån àang cố, vâ chip CICS tưën nhiïìu vêåt liïåu silic hún. Trong khi àố hậng Intel vêỵn "kiïn trò" vúái cấc hẩn chïë ca cưng nghïå CISC. Pentium cố hiïåu sët tûúng àûú ng vúái mưåt sưë VXL RICS, vâ P6 (ngûúâi kïë võ ca Pentium) vêỵn àûúåc thiïët kïë àïí àẩt tưëc à ưå 250 triïåu lïånh mưỵi giêy. Mùåc d sẫn xët chip chi phđ cao hún chip RISC, nhûng nhúâ tiïë t kiïåm vïì quy mư, ngûúâi ta cố thïí hẩ giấ Pentium vâ P6 xëng xêëp xó loẩi chip RISC. Vâ nïëu àûúåc nhû vêåy, nhûäng ngûúâi tiïu dng sệ khưng côn l do àïí chưëi bỗ khẫ nùng tûúng t hđch vúái hún 50.000 chûúng trònh ûáng dng hiïån hânh ca cấc bưå VXL hổ x86. Nhiïìu ngû úâi cho rùçng àïën àúâi con ca P6 sệ loẩi bỗ vi mậ vâ cố cêëu trc RISC hoân toân. Àấnh giấ bưå vi xûã l theo cấch nâo? * Benchmark lâ gò ? Àố lâ mưåt chûúng trònh hóåc mưåt bưå gưìm nhiïìu chûúng trònh cố thïí chẩy àûúåc trïn nhiïìu hïå mấy tđnh khấc nhau àïí ào thûã nùng sët truìn qua (throughput) ca toân bưå mấy vâ àïí lêëy sưë liïåu so sấnh cấc hïå thưëng vúái nhau. Mưåt sưë benchmark ào th ûã tưëc àưå ca vi xûã l khi thûåc hiïån cấc phếp tđnh tưíng thïí, mưåt sưë khấc thò thûã stress bùçng cấc phếp tđnh dêëu phêíy àưång, vâ mưåt sưë khấc nûäa thò kiïím thûã hïå mấy bùçng cấch cho chẩ y mưåt bưå cấc trònh ûáng dng àiïín hònh. * Mưåt tưí chûác bêët v lúåi àống úã California, M, cố tïn lâ Standard Performance Evaluatio n Corporation - SPEC àûúåc lêåp ra vúái mc àđch thiïët lêåp, duy trò vâ chûáng nhêån cấc bench mark thđch àấng, àậ àûúåc chín hốa, ấp dng cho cấc thïë hïå mấy tđnh hiïåu sët cao múái n hêët. Thûâa nhêån lâ khưng cố mưåt chûúng trònh kiïím tra àún àưåc nâo cố thïí dng àïí so sấn h chêët lûúång ca mổi kiïíu mấy tđnh, SPEC àậ tòm kiïëm àïí cung cêëp mưåt têåp hổp cấc àẩi l ûúång tham khẫo nhùçm tẩo khẫ nùng so sấnh hiïåu nùng ca cấc hïå mấy tđnh. SPEC lâ mưåt tưí chûác liïn hiïåp gưìm cấc hậng thânh viïn : AT &T/NCR, Auspex, Bell, Compag, Contro l Data, Data General, DEC. EDS, Fujitsu, Hal Computer, Hewlett-Packard, IBM, Intel, In tergrap, Kubota Pacific, Motorola, Next, Network appliance, Novell, Olivetti, Siemens, N ixdorf, Silicon Graphics, Solbourne, Sun, Unisys, vâ Ziff-davis. Hiïån àang cố hai chûúng trònh kiïím tra SPEC tiïu chín: mưåt ào cấc phếp tđnh tưíng húåp (CINT 92), vâ mưåt ào cấc phếp tđnh dêëu chêëm àưång (CFP 92). Vđ d bưå xûã l Intel 486DX2 àẩt tưëc àưå 32,2 trong C INT 92, côn Pentium 66 MHz thò àẩt túái 118,1. * Ngûúâi ta cng hay dng mưåt chûúng trònh benchmark cố tïn gổi lâ Winstone. Àố lâ mưåt chûúng trònh kiïím tra khưng toân diïån do cấc phông thđ nghiïåm PC ca hậng Ziff-Davis soẩn thẫo, vâ àûúåc dng cho viïåc so sấnh giûäa cấc hïå mấy tđnh tưëc àưå cao vúái nhau ca tẩ p chđ PC Magazine. Phiïn bẫn Winstone múái nhêët àậ sûã dng mưåt bưå cấc bấo cấo ûáng d ng ca 13 trònh ûáng dng Windows lûu hânh rưång rậi trong lơnh vûåc kinh doanh àïí lêåp nï n mưåt kïët quẫ dûúái dẩng con sưë, phẫn ấnh hiïåu nùng ca hïå thưëng mấy àố trong cấc àiïìu kiïån thûåc tïë. * Phưí biïën vâ àún giẫn nhêët lâ MIPS (milions of instructions per second - triïåu lïånh mưỵi giêy), mưåt benchmark ào tưëc àưå ca bưå VXL theo sưë lûúång lïånh mâ nố cố thïí thûåc hiïån m ưåt phếp tđnh sưë hổc àún giẫn lùåp ài lùåp lẩi nhiïìu lêìn. Hêìu hïët cấc chun gia mấy tđnh àïìu cho rùçng hiïåu nùng ca mưåt hïå mấy tđnh chó biïíu hiïån rộ nhêët khi cho chẩy mưåt loẩt cấc t rònh ûáng dng àiïín hònh khấc nhau, vò khi àố bẩn biïët rộ hiïåu nùng ca toân hïå thưëng chûá khưng phẫi chó mưåt mònh bưå VXL. Intel vâ hổ vi xûã l x86 * Intel lâ mưåt hậng hâng àêìu chun sẫn xët cấc loẩi VXL, mẩch bấn dêỵn, vâ cấc thiïët bõ nưëi ghếp mẩng. Hiïån nay cố xêëp xó 75% mấy tđnh cấ nhên trïn thïë giúái àang sûã dng CP U ca Intel. Àống tẩi Santa Clara, bang California, M, hậng Intel àậ bấo cấo thu nhêåp c a mònh trong qu àêìu nùm 1995 lâ 3,56 t USD. * Intel 4004 lâ bưå vi xûã l àêìu tiïn trïn thïë giúái, ra àúâi vâo nùm 1971. Lâ bưå VXL 4 bit à ûúåc thiïët kïë àïí dng trong cấc mấy calculator cố thïí lêåp trònh, 4008 hoẩt àưång úã tưëc àưå xu ng nhõp xêëp xó 0,1 MHz. Cêëu trc 4 bit cho phếp lâm viïåc vúái àưå dâi cûåc àẩi 16 k tûå - à dng àưëi vúái cấc con sưë tûâ 0 àïën 9 vâ cấc dêëu trong cấc phếp tđnh sưë cú bẫn (cưång, trûâ, n hên, chia). * Intel 8080 lâ bưå VXL 8 bit ra àúâi vâo thấng 4 nùm 1974, tûúng àûúng 8000 transistor c hẩy úã tưëc àưå 2MHz vâ cố thïí xûã l khoẫng 1,5 MIPS. Vúái bus àõa chó 16 bit, 8080 chó cố thïí sûã dng bưå nhúá 64K. Àêy lâ loẩi VXL àûúåc dng trong loẩt mấy tđnh micro àêìu tiïn t rïn thïë giúái, mấy Altain. * Intel 8086 lâ bưå VXL 16 bit àêìu tiïn àûúåc giúái thiïåu vâo thấng 6 nùm 1978, tûúng àûún g vúái 29.000 transistor, hoẩt àưång úã tưëc àưå 4,77 MHz vâ cố thïí xûã l vâo khoẫng 1,3 MIP S. Vúái bus àõa chó 20 bit, 8086 cố thïí sûã dng bưå nhúá àïën 1MB. Tuy cố khiïëm khuët lâ c hia nhỗ bưå nhúá thânh nhiïìu àoẩn 64K, nhûng cêëu trc vâ têåp lïånh ca 8086 lâ cú súã cho 9 0% sưë lûúång mấy tđnh cấ nhên àang àûúåc sûã dng hiïån nay trïn thïë giúái. * Intel 8088 ra àúâi vâo thấng 6 nùm 1979, hoân toân giưëng vïì cêëu trc vâ cấc tđnh nùng n hû 8086 chó trûâ mưåt khấc biïåt cú bẫn: bus dûä liïåu trong 16 bit nhûng bus dûä liïåu ngoâi chó 8 bit àïí "thỗa hiïåp" vúái cấc loẩi ngoẩi vi 8 bit àang cố sùén trïn thõ trûúâng hưìi àố. Hậng I BM àậ mua àûúåc bẫn quìn sẫn xët ca 8086 vâ 8088 nïn quët àõnh dng cêëu trc x86 trong loẩi mấy tđnh àêìu tiïn ca mònh - mấy IBM PC - ra àúâi vâo 1981. * Intel 80286 lâ loẩi VXL 16 bit àûúåc giúái thiïåu vâo thấng 1 nùm 1982. Chip 80286 tûún g àûúng 139.000 transistor, tưëc àưå xung nhõp 8MHz vâ tưëc àưå xûã l 1,2 MIPS. Phiïn bẫn thûá hai ca 80286 cố tưëc àưå 20 MHz. Vúái bus àõa chó 24 bit, chip VXL nây cố thïí sûã dn g bưå nhúá 16MB. Chđnh 80286 àậ cung cêëp sûác mẩnh cho mấy PC AT ca IBM ra àúâi vâo nùm 1984. Àưíi múái k thåt then chưët ca 80286 lâ cố khẫ nùng chẩy theo nhiïìu chïë àưå. Trong chïë àưå thûåc (real mode) 80286 chó sûã dng bưå nhúá 1MB nïn tûúng thđch vúái cấc hïå àiïìu hânh vâ phêìn mïìm àậ àûúåc soẩn cho 8086 vâ 8088. Chïë àưå thûá hai lâ chïë àưå bẫo vïå (protected mode), chip 80286 cố thïí truy cêåp 16MB bưå nhúá. Mưåt cẫi tiïën khấc lâ 80286 c ố khẫ nùng sûã dng bưå nhúá ẫo hònh thânh trïn àơa cûáng lâm khưng gian lûu trûä tẩm thúâi, n ïn mấy tđnh àûúåc xem nhû cố bưå nhúá chđnh lúán hún thûåc cố. Nhûúåc àiïím ca 80286 lâ kh ưng gian nhúá trïn 1MB khưng ngun khưëi mâ bõ chia thânh nhiïìu àoẩn nhỗ 64K rêët khố khùn cho nhûäng ngûúâi lêåp trònh. Tïå hẩi hún lâ chip nây khưng thïí chuín tûâ chïë àưå bẫo v ïå sang chïë àưå thûåc; nïëu mën rúâi chïë àưå bẫo vïå àïí khúãi àêìu mưåt chûúng trònh DOS, bẩn phẫi khúãi àưång lẩi mấy tđnh. Nhûäng bêët lúåi nây àậ súám lâm cho nhûäng nhâ thiïët kïë hïå thưë ng xem 80286 nhû lâ mưåt kiïíu thiïët kïë chïët (brain-dead design). * Intel 80386 lâ bưå VXL àûúåc giúái thiïåu vâo thấng 10 nùm 1985, tûúng àûúng 275.000 tr ansistor, tưëc àưå 16 MHz vâ tưëc àưå xûã l khoẫng 6MIPS. Cấc phiïn bẫn sau ca 80386 cố tưëc àưå 20 MHz. Vúái bus àõa chó 32 bit, 80386 cố thïí sûã dng bưå nhúá àïën 4 GB, àưìng thúâi nố cng cố thïí sûã dng àïën 64 TB bưå nhúá ẫo. Khi chip 386SX ra àúâi thò chip 80386 àûúåc àùåt tïn lẩi lâ 386DX vâ lêìn lûúåt ra àúâi cấc phiïn bẫn 20MHz, 25MHz vâ 33MHz. Compa q lâ hậng àêìu tiïn àûa ra loẩi mấy tđnh chẩy bùçng 80386. Bưå VXL 386 ra àúâi nhùçm khùỉc phc trûåc tiïëp cấc nhûúåc àiïím ca 80286: phẫi chuín àưíi àûúåc nhanh chống giûäa chïë àưå thûåc vâ chïë àưå bẫo vïå, vâ phẫi cố khẫ nùng hoẩt àưång vúái bưå nhúá RAM tưëi àa 4 GB. Chi p 386 côn cố mưåt bưå cache nưåi nhỗ àưìng thúâi cố thïí sûã dng thïm cache ngoâi àïí tùng tưëc àưå hoẩt àưång. Mưåt tđnh nùng múái ca 386 lâ cố thïí mư phỗng mưåt hóåc nhiïìu bưå VXL 80 86 cng mưåt lc nïn cho phếp chẩy nhiïìu chûúng trònh DOS àưìng thúâi. Bưå VXL 386 DX àậ lâm cho Microsoft Windows trúã nïn mưåt hïå àiïìu hânh mẩnh. Bẩn khúãi àưång Windows 3.1 bùçng DOS (trong chïë àưå thûåc), rưìi chuín sang chïë àưå bẫo vïå àïí nố cố thïí thiïët lêåp n hiïìu "cûãa sưí", mâ thûåc chêët lâ cấc bưå xûã l 8086 ẫo, chẩy nhiïìu trònh ûáng dng DOS khấc nhau trong cấc cûãa sưí àố. Nïëu khưng, bẩn cng cố thïí chẩy cấc trònh ûáng dng Windows . * Intel 386 SX lâ mưåt phiïn bẫn "quê" ca 80386, ra àúâi vâo thấng 6 nùm 1988, tuy cố bu s dûä liïåu trong 32 bit nhûng bus dûä liïåu ngoâi chó 16 bit. Chip 386 SX chó sûã dng àûúåc 2 0MB bưå nhúá, chó xûã l àûúåc 2,5 MIPS, cố trõ sưë 6,2 àưëi vúái CINT92 vâ 3,3 àưëi vúái CFP9 2. * Intel 386 SL lâ phiïn bẫn tiïët kiïåm àiïån (low-power) ca bưå VXL 386 SX àûúåc thiïët kïë àïí dng trong cấc mấy tđnh notebook. Loẩi chip nây cố chïë àưå chẩy khưng (sleep mode) tiïu th dông àiïån rêët nhỗ àïí duy trò tònh trẩng mâ nố vûâa tẩm ngûng trûúác àố. * Intel 486 DX lâ loẩi VXL 32 bit, àûúåc giúái thiïåu vâo thấng 4 nùm 1984, tûúng àûúng 1,2 triïåu trans istor, tưëc àưå 25 MHz (sau àố lâ 33 MHz), vâ tưëc àưå xûã l 20 MIPS. Bus àõa chó ca 486D X rưång 32 bit nïn sûã dng àûúåc bưå nhúá 4GB àưìng thúâi côn sûã dng àûúåc bưå nhúá ẫo àïën 6 4 TB. Chip VXL nây àẩt giấ trõ SPEC àïën 27,9 àưëi vúái phếp tđnh tưíng húåp vâ 13,1 àưëi vúái phếp tđnh dêëu chêëm àưång. Chip 486 khưng cố mưåt cấch mẩng k thåt nâo so vúái 386. N hûäng tiïën bưå chó lâ nhûäng th thåt khưn khếo hún ca cú súã k thåt c, nhûng rêët cố êën tûúång vúái ngûúâi dng do tưëc àưå cao hún nhiïìu so vúái thïë hïå trûúác. Viïåc sûã dng ưëng dêỵn c ho phếp 486 DX xûã l hêìu hïët cấc lïånh trong mưåt chu k xung nhõp (Àố lâ l do tẩi sao 4 86DX - 33 nhanh hún gêëp hai lêìn 386 DX - 33 mùåc d cng chẩy úã mưåt tưëc àưå àưìng hưì). Hún nûäa, 486 DX côn cố bưå àưìng xûã l sưë (numeric coprocessor) chïë tẩo sùén bïn trong, à ûúåc thiïët kïë tưëi ûu àïí chun tiïën hânh cấc phếp tđnh sưë hổc thay cho bưå xûã l chđnh. Vò l do nây mâ 486 DX chẩy nhanh hún 386 DX cố gùỉn thïm mưåt àưìng xûã l toấn 80387 trï n board mể; cấc tđn hiïåu khưng phẫi di chuín xa. Giưëng nhû 386DX, chip 486DX cng c ố mưåt cache nưåi nhûng lúán hún nhiïìu (8K). Chip 486 DX cng cố mưåt phiïn bẫn "quê" c a mònh, àố lâ 486 SX. Àûúåc giúái thiïåu lêìn àêìu tiïn vâo thấng 1 nùm 1991, chip 486SX kh ưng quấ quê qúåt àïën mûác thu hểp bus dûä liïåu ngoâi, mâ vêỵn giûä ngun cêëu trc 32 bit à êìy à; nố chó bỗ búát bưå àưìng xûã l sưë. Bưå xûã l 486SX cố tưëc àưå 20 MHz (sau àố lâ 25 M Hz) vâ cố thïí thûåc hiïån 20 MIPS. * Intel 486SL lâ phiïn bẫn tiïët kiïåm àiïån ca bưå VXL 4 86DX, àûúåc dng cho cấc mấy tđnh notebook. Chip nây cố khẫ nùng quẫn l àiïån, trong àố cố chïë àưå chẩy khưng. So vúái 386SL, chip 486SL cố nùng sët xûã l gêìn gêëp àưi nhûn g tiïu th àiïån chó bùçng mưåt nûãa. * Intel 486 DX côn cố phiïn bẫn xung nhõp gêëp àưi (clock-doubling) lâ 486 DX2 dng àïí tùng tưëc àưå ca bưå VXL mâ khưng àôi hỗi board mể cng phẫi cố cng tưëc àưå àố: loẩi D X2 50MHz chẩy vúái board mể 25MHz; loẩi DX2 66MHz chẩy vúái board mể 33 MHz. Ch ip 486 DX2 àẩt giấ trõ SPEC lâ 32,2 àưëi vúái phếp tđnh tưíng húåp vâ 16,0 àưëi vúái phếp tđnh dêëu chêëm àưång. Thưng thûúâng, bưå vi xûã l câng nhanh bao nhiïu thò cấc chip hưí trúå trïn board mể cng phẫi nhanh bêëy nhiïu, nïn giấ tiïìn tùng lïn. Chip DX2 cho cấc nhâ thiïët k ïë hïå thưëng mưåt ên hụå lâ chó cêìn tiïën hânh nhûäng cẫi tiïën rêët àún giẫn trïn cấc board mể 2 5 MHz vâ 33 MHz àang cố sùén lâ àậ àẩt cấc tưëc àưå xûã l 50 MHz vâ 66 MHz. Theo phûú ng ấn nây, mấy phẫi chõu thiïåt vïì hiïåu nùng vò bưå VXL tiïën hânh xûã l sưë liïåu nhanh gêëp àưi board mể nïn phẫi àúåi cho board mể àíi kõp. Àïí giẫi quët, ngûúâi ta àậ dng mưåt ca che ngoâi à rưång àïí giûä tẩm cấc lïånh vâ dûä liïåu mâ bưå VXL phẫi àúåi. Nïëu cache àûúåc th iïët kïë húåp l, bưå xûã l nhõp àưìng hưì gêëp àưi cố thïí àẩt àûúåc 80% hiïåu nùng ca hïå thưëng cố board mể ph húåp vúái tưëc àưå bưå xûã l. * Phiïn bẫn xung nhõp gêëp ba (clock-tripling) ca 486DX lâ chip 486 DX4. Loẩi nây àẩt àûúåc tưëc àưå 75 MHz hóåc 100 MHz nhûng vêỵn sûã dng board mể loẩi 25 MHz hóåc 33 MHz. Vúái cache nưåi 16K, DX4 cố khẫ nùng lûu trûä bïn trong lúán gêëp àưi so vúái cấc thïë h ïå trûúác ca nố. Chip 486 DX4 cố mưåt àưíi múái quan trổng: nố chẩy úã 3,3V nïn đt tưën àiïån vâ đt nống hún. DX4 àẩt trõ sưë SPEC lâ 51 àưëi vúái phếp tđnh tưíng húåp vâ 27 àưëi vúái dêëu c hêëm àưång. * Pentium lâ bưå VXL 64 bit do Intel chïë tẩo vâ àûúåc giúái thiïåu vâo thấng 5 nùm 1993. Pe ntium tûúng àûúng 3,1 triïåu transistor, phiïn bẫn àêìu tiïn chẩy úã tưëc àưå àưìng hưì 60MHz vâ cố thïí xûã l khoẫng 112 MIPS. Cấc phiïn bẫn kïë tiïëp chẩy úã 66MHz, 90MHz, 100MH z, 120MHz, 150MHz vâ hiïån nay lâ 200MHz. Giưëng nhû 486DX, Pentium cố bus àõa chó 32 bit nïn cố thïí dng àïën 4GB bưå nhúá. Mùåc d cố bus dûä liïåu trong rưång 64 bit, nhûng Pentium àûúåc thiïët kïë àïí lâm viïåc vúái bus dûä liïåu ngoâi 32 bit. Thïë hïå Pentium àêìu tiïn ( k hiïåu P5) àẩt 67,4 àưëi vúái CINT92 vâ 63,6 àưëi vúái CFP. Cấc phiïn bẫn múái ca Pentiu m chïë tẩo theo cưng nghïå 0,4 micron xët hiïån cëi 1995 chẩy vúái tưëc àưå 120, 133 MHz vâ gêìn àêy lâ 200MHz. Mùåc d theo triïët l CISC, nhûng Pentium àậ ûáng dng nhiïìu cưn g nghïå múái àùåt cú súã trûúác cho cấc loẩi VXL RISC siïu tưëc: dng ưëng dêỵn, cêëu trc super scalar, vâ dûå àoấn rệ nhấnh. ƯËng dêỵn àưi ca Pentium àûúåc thiïët kïë àïí xûã l cấc sưë ngu n, àố lâ giẫi phấp rêët ph húåp vò ngûúâi dng PC thûúâng chẩy cấc trònh ûáng dng nhiïìu tha o tấc sưë ngun. Nhúâ nhûäng biïån phấp cưng nghïå nây, Pentium cố thïí cẩnh tranh ngang n gûãa vïì hiïåu nùng vúái cấc chip RISC thûåc sûå; ngûúâi ta gổi Pentium lâ bưå vi xûã l CISC ma ng nhiïìu ëu tưë RISC. Trong nhûäng àiïìu kiïån l tûúãng, Pentium cố thïí thûåc hiïån hai lïånh trong mưỵi chu k xung nhõp nïn xûã l nhanh gêìn gêëp àưi 486 DX cố cng tưëc àưå. Hún n ûäa, Pentium vêỵn giûä àûúåc tđnh tûúng thđch hoân toân vúái têåp lïånh ca 386/486, cố nghơa lâ vêỵn tûúng thđch hoân toân vúái khưëi lûúång khưíng lưì cấc phêìn mïìm DOS vâ Microsoft Wi ndows hiïån hânh. Mưåt àưíi múái quan trổng khấc ca Pentium lâ àún võ dêëu chêëm àưång (FP U) àûúåc thiïët kïë lẩi triïåt àïí hún, nïn cố thïí tiïën hânh cấc phếp tđnh sưë nhanh gêëp nùm lêìn so vúái cấc hïå thưëng DX2/66. Pentium côn cố cấc àưíi múái khấc cng gốp phêìn lâm tùng hi ïåu nùng ca nố. Pentium cố mưåt cache nưåi 8K dng cho cấc lïånh vâ mưåt cache nưåi khấc d ânh cho dûä liïåu. Cẫ hai àïìu àûúåc thiïët kïë tưëi ûu cho nhûäng nhiïåm v àûúåc chun mưn hố a nïn lâm tùng àấng kïí tưëc àưå ca bưå VXL. Bus dûä liïåu 64 bit trong chip cho phếp dêỵn dûä liïåu vúái tưëc àưå khưng hẩn chïë; chïë àưå chuín tẫi theo tûâng bi chùèng hẩn, àậ cho phếp to ân bưå nưåi dung ca ưí cûáng 528MB cố thïí àûúåc chuín tẫi dûúái mưåt giêy. Cấc loẩi Pentiu m àêìu tiïn (chip 66 MHz chùèng hẩn) tiïu th nhiïìu àiïån (5V) vâ chẩy bõ nống. Mưåt nùm sau, vúái cưng nghïå 0,6 micron, Pentium 90MHz cố k hiïåu P54C hẩ àiïån ấp hoẩt àưång xu ưëng 3,3V nïn chẩy búát nống nhiïìu. Cố bẩn hỗi tẩi sao gổi lâ Pentium mâ khưng phẫi lâ 5 86? Cố nhiïìu hậng àưëi th ca Intel àậ àêëu tranh mẩnh mệ úã cấc tôa ấn àôi quìn sẫn xë t cấc bưå vi xûã l lêëy tïn "386" vâ "486", vò àố àún thìn chó lâ nhûäng con sưë. Àïí giûä àưåc quìn, Intel àậ àùng k tïn Pentium. Nhûng àêy cng lâ mưåt tai hổa! Thấng 4 nùm 1994 Intel àậ phẫi trẫ 11,5 triïåu àư la tiïìn bưìi thûúâng ấn cho cưng ty Pan - Technology Internat ional ca Àâi Loan; cưng ty nây kiïån Intel àậ vi phẩm nhận hiïåu àưåc quìn bùçng tiïëng Tr ung Qëc ca hổ lâ "Penteng". Cëi nùm 1994 mưåt giấo sû toấn úã Virginia, M, phất hiïå n mưåt lưíi trong àún võ dêëu chêëm àưång ca Pentium mâ trûúác kia chûa hïì biïët. Tiïëp theo, n . chung loẩi VXL 64 bit hiïån nay àïìu lâm vi åc vúái bus dûä liïåu ngoâi 32 bit, nhûng khưng phẫi lâ "thỗa hiïåp" thûåc sûå vò vi åc sûã dng ngoẩi vi 64 bit hiïån nay sệ àêíy giấ mấy tđnh. thưng bấo àang trïn àûúâng ài àïën cấc ngoẩi vi, tẩi thúâi àiïím trûúác khi chuy ïín sang chïë àưå chẩy khưng. Khi cêìn tiïëp tc cưng vi åc, bẩn chó vi åc gộ vâo mưåt phđm bêët k, hïå thưëng sệ. àưìng ph trong vi åc sẫn xët cấc chip VXL ca mònh vúái IBM vâ SGS Thomson. * Cyrix 486 DCL lâ loẩi VXL àûúåc thiïët kïë tûúng thđch nhõ ngun vúái cấc phêìn mïìm vi ïët cho hổ vi xûã l Intel
Ngày đăng: 07/08/2014, 05:20
Xem thêm: BỘ VI XỬ LÝ ppt
